Условие задачи
Напишите уравнения реакций гидролиза солей: К2SO4, K2S, Cu(NO3)2.
Решение
Ниже приведён подробный разбор задачи по химии (реакции гидролиза солей) с использованием соответствующих правил.
Общая идея гидролиза солей такова, что если соль образована из сильного основания и слабой кислоты, то анион (конъюгат слабой кислоты) способен реагировать с водой, отдавая ей протон, что приводит к появлению щёлочных свойств раствора. Если же соль получена из сильной кислоты и слабого основания, гидролиз осуществляется за счёт катиона, который, будучи конъюгатом слабого основания, взаимодействует с водой с выделением ионов водорода, делая раствор кислее. Если же оба иона – конъюгаты сильной кислоты и сильного основания, гидролиз практически не проявляется.
Разберём каждую соль по отдельности.
─────────────────────────────
1. Соль К₂SO₄
При диссоциации в воде получаем:
К₂SO₄ → 2К⁺ + SO₄²⁻
Анализируя составляющие:
• К⁺ – происходит из сильного основания (КОН) → не гидролизуется.
• SO₄²⁻ – получается из серной кислоты H₂SO₄. Хотя первая протонная диссоциация H₂SO₄ является практически полной, вторая (образование SO₄²⁻) идёт с заметной степенью незавершённости (pKa ≈ 2), но значение константы гидролиза для SO₄²⁻ (Kb = Kw ⁄ Ka (HSO₄⁻) ≈ 10^(–14)/10^(–2) ≈ 10^(–12)) настолько мало, что реакция гидролиза практически не проявляется.
Таким образом, для К₂SO₄ существенной реакции гидролиза не наблюдается. Можно записать условное уравнение (но оно смещено влево):
SO₄²⁻ + H₂O ⇌ HSO₄⁻ + OH⁻ (очень малое значение K)
Вывод: раствор К₂SO₄ является практически нейтральным.
─────────────────────────────
2. Соль K₂S
При диссоциации:
K₂S → 2K⁺ + S²⁻
Анализ компонентов:
• К⁺ – как уже отмечено, не влияет на гидролиз.
• S²⁻ – является конъюгатом слабой кислоты H₂S (pKa₁ ≈ 7 и pKa₂ ≈ 12, в зависимости от условий) и проявляет значительный базовый гидролиз.
Гидролиз происходит в два этапа:
1) Первый этап:
S²⁻ + H₂O ⇌ HS⁻ + OH⁻
2) Второй этап:
HS⁻ + H₂O ⇌ H₂S + OH⁻
Объединённое (суммарное) уравнение гидролиза выглядит так:
S²⁻ + 2H₂O ⇌ H₂S + 2OH⁻
Таким образом, раствор соли K₂S имеет выраженные щелочные свойства.
─────────────────────────────
3. Соль Cu(NO₃)₂
При растворении:
Cu(NO₃)₂ → Cu²⁺ + 2NO₃⁻
Анализ компонентов:
• NO₃⁻ – происходит из сильной кислоты (HNO₃) → не гидролизуется.
• Cu²⁺ – металл, образующий акваные комплексы, и является слабой кислотой (конъюгат слабкого основания Cu(OH)₂) → гидролизуется.
Гидролиз меди происходит по схеме:
Cu²⁺ + H₂O ⇌ CuOH⁺ + H⁺
При дальнейшем протонировании (при наличии избытка воды) возможно и более выраженное выделение водорода:
Cu²⁺ + 2H₂O ⇌ Cu(OH)₂ (осадок) + 2H⁺
В безосадочной фазе обычно записывают первую стадию гидролиза, которая приводит к кислой реакции раствора. Таким образом, можно записать реакцию гидролиза как:
Cu²⁺ + H₂O ⇌ CuOH⁺ + H⁺
Это объясняет кислотную реакцию раствора соли Cu(NO₃)₂, так как увеличение концентрации ионов H⁺ снижает pH.
─────────────────────────────
Ответ:
1) К₂SO₄:
При диссоциации: К₂SO₄ → 2К⁺ + SO₄²⁻
Гидролиз SO₄²⁻: SO₄²⁻ + H₂O ⇌ HSO₄⁻ + OH⁻ (реакция практически не протекает)
2) K₂S:
При диссоциации: K₂S → 2K⁺ + S²⁻
Гидролиз S²⁻:
Этап 1: S²⁻ + H₂O ⇌ HS⁻ + OH⁻
Этап 2: HS⁻ + H₂O ⇌ H₂S + OH⁻
Общий ход: S²⁻ + 2H₂O ⇌ H₂S + 2OH⁻
3) Cu(NO₃)₂:
При диссоциации: Cu(NO₃)₂ → Cu²⁺ + 2NO₃⁻
Гидролиз Cu²⁺: Cu²⁺ + H₂O ⇌ CuOH⁺ + H⁺
(в некоторых условиях может идти образование Cu(OH)₂ с выделением 2H⁺)
Таким образом, используя правила химического гидролиза, мы получили необходимые уравнения реакций.